特開 2024-175441 車載アンテナ及びアンテナ搭載車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024175441

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】車載アンテナ及びアンテナ搭載車両

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/32 20060101AFI20241211BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20241211BHJP

   H01Q 5/371 20150101ALN20241211BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/32 A

H01Q1/22 C

H01Q5/371

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023093233

(22)【出願日】2023-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】レ ディン タン

(72)【発明者】

【氏名】吉本 博

(72)【発明者】

【氏名】内田 正彦

(72)【発明者】

【氏名】栗田 寿美江

(72)【発明者】

【氏名】長村 雄也

【テーマコード（参考）】

5J046

5J047

【Ｆターム（参考）】

5J046AA07

5J046AA12

5J046AB17

5J046LA08

5J046LA20

5J047AA07

5J047AA12

5J047AB17

5J047EC02

(57)【要約】

【課題】高さが低くコンパクトで広帯域の電波を受信する車載アンテナを提供する。
【解決手段】ボデー１０に立設された給電ピン３１と、水平面内で給電ピン３１から車両後方に延びる第１放射エレメント３２と、水平面内で給電ピン３１から車両前方に延びる第２放射エレメント３５と、を備え、第１放射エレメント３２は、第１先端部３２ａが第１絶縁部材３７を介してボデー１０に固定され、第２放射エレメント３５は、第１放射エレメント３２よりも長く、第２先端部３５ａがボデー１０に接続され、給電ピン３１と第２先端部３５ａの間の中間部３６が第２絶縁部材３８を介してボデー１０に固定されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のボデーに取付けられる車載アンテナであって、
前記ボデーに立設された給電ピンと、
水平面内で前記給電ピンから第１方向に延びる第１放射エレメントと、
水平面内で前記給電ピンから前記第１方向と反対の第２方向に延びる第２放射エレメントと、を備え、
前記第１放射エレメントは、第１先端部が第１絶縁部材を介して前記ボデーに固定され、
前記第２放射エレメントは、前記第１放射エレメントよりも長く、第２先端部が前記ボデーに接続され、前記給電ピンと前記第２先端部の間の中間部が第２絶縁部材を介して前記ボデーに固定されていること、
を特徴とする車載アンテナ。

【請求項2】

請求項１に記載の車載アンテナであって、
前記第２放射エレメントは、前記給電ピンに近い近位部と前記給電ピンから遠い遠位部とを含み、前記遠位部の太さは前記近位部の太さよりも太く、前記中間部は前記近位部の前記遠位部の側の部分であること、
を特徴とする車載アンテナ。

【請求項3】

請求項２に記載の車載アンテナであって、
前記第１放射エレメントは、前記第１先端部から下方向に延びる端部セグメントを備え、前記端部セグメントは前記第１先端部とともに前記第１絶縁部材を介して前記ボデーに固定されていること、
を特徴とする車載アンテナ。

【請求項4】

ボデーに車載アンテナが取付けられたアンテナ搭載車両であって、
前記ボデーは、窓開口と、前記窓開口に取付けられた窓ガラスとを備え、
前記窓ガラスは、周縁部に不透明のマスキング領域が設けられており、
前記車載アンテナは、前記窓ガラスの厚さ方向に前記マスキング領域と重なるように前記ボデーに取付けられていること、
を特徴とするアンテナ搭載車両。

【請求項5】

請求項４に記載のアンテナ搭載車両であって、
前記車載アンテナは、
前記窓開口の上辺または下辺に立設された給電ピンと、
水平面内で前記給電ピンから第１方向に延びる第１放射エレメントと、
水平面内で前記給電ピンから前記第１方向と反対の第２方向に延びる第２放射エレメントと、を備え、
前記第１放射エレメントは、第１先端部が第１絶縁部材を介して前記窓開口の前記上辺または前記下辺に固定され、
前記第２放射エレメントは、前記第１放射エレメントよりも長く、第２先端部が前記窓開口の縦辺に接続され、前記給電ピンと前記第２先端部の間の中間部が第２絶縁部材を介して前記窓開口の前記上辺または前記下辺に固定されており、
前記給電ピンと前記第１放射エレメントと前記第２放射エレメントとは、前記窓ガラスの厚さ方向に前記マスキング領域と重なるように配置されていること、
を特徴とするアンテナ搭載車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のボデーに取付けられる車載アンテナの構造及びその車載アンテナを搭載したアンテナ搭載車両の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

いろいろな広帯域の車載アンテナが提案されている。例えば、特許文献１には、エレメント長がＵＨＦ帯域の電波の波長に約「１／２」を乗じた長さに形成されているループ型アンテナとエレメント長がＶＨＦ帯域の電波の波長に約「１／４」を乗じた長さに形成されているモノポール型アンテナとを一体化し、各アンテナに共通の給電点から給電する車載アンテナが開示されている。また、特許文献２には、直径０．０１波長以上の給電素子および直径０．０１波長以上の短絡導体を用いることで給電点でのインピーダンスマッチングを可能とした広帯域アンテナが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１３８４７号公報

【特許文献2】特開２００４－８８１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、車両にデジタルテレビ（ＤＴＶ）を搭載する要求がある。この場合、ＤＴＶの広帯域の周波数を受信するアンテナが車両に搭載される。広帯域の周波数を受信するには、特許文献１に開示されているように、複数のアンテナを車両の窓ガラスに取付ける方法が用いられることがある。この場合、乗員からアンテナが見えてしまい美観上好ましくないという問題があった。

【0005】

そこで、本開示は、乗員から見えないように配置可能でかつ広帯域の電波を受信可能な車載アンテナを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の車載アンテナは、車両のボデーに取付けられる車載アンテナであって、前記ボデーに立設された給電ピンと、水平面内で前記給電ピンから第１方向に延びる第１放射エレメントと、水平面内で前記給電ピンから前記第１方向と反対の第２方向に延びる第２放射エレメントと、を備え、前記第１放射エレメントは、第１先端部が第１絶縁部材を介して前記ボデーに固定され、前記第２放射エレメントは、前記第１放射エレメントよりも長く、第２先端部が前記ボデーに接続され、前記給電ピンと前記第２先端部の間の中間部が第２絶縁部材を介して前記ボデーに固定されていること、を特徴とする。

【0007】

これにより、第２放射エレメントが、第１放射エレメントが受信する周波数よりも高周波の電波を受信するとともに、車載アンテナの入力インピーダンスを調整するので、広帯域でインピーダンスマッチングが図れる。このため、本開示の車載アンテナは、広帯域で高いゲインを得ることができる。また、本開示の車載アンテナは、第１放射エレメントと第２放射エレメントとをそれぞれ絶縁部材を介してボデーに固定するので、ボデーと第１放射エレメントの間、及びボデーと第２放射エレメントの間に相互結合が発生し広帯域の電波を受信することができる。また、本開示の車載アンテナは、構成がコンパクトで、乗員から見えないようにボデーに取付けることができる。

【0008】

本開示の車載アンテナにおいて、前記第２放射エレメントは、前記給電ピンに近い近位部と前記給電ピンから遠い遠位部とを含み、前記遠位部の太さは前記近位部の太さよりも太く、前記中間部は前記近位部の前記遠位部の側の部分でもよい。

【0009】

これにより、車載アンテナの入力インピーダンスが調整され、広帯域でのインピーダンスマッチングが図れる。このため、広帯域でゲインを高くすることができる。

【0010】

本開示の車載アンテナにおいて、前記第１放射エレメントは、前記第１先端部から下方向に延びる端部セグメントを備え、前記端部セグメントは前記第１先端部とともに前記第１絶縁部材を介して前記ボデーに固定されてもよい。

【0011】

これにより、第１放射エレメントの受信する低周波領域での車載アンテナの入力インピーダンスが調整され、低周波領域でのインピーダンスマッチングが図れる。このため、低周波領域でのゲインを高くすることができる。

【0012】

本開示のアンテナ搭載車両は、ボデーに車載アンテナが取付けられたアンテナ搭載車両であって、前記ボデーは、窓開口と、前記窓開口に取付けられた窓ガラスとを備え、前記窓ガラスは、周縁部に不透明のマスキング領域が設けられており、前記車載アンテナは、前記窓ガラスの厚さ方向に前記マスキング領域と重なるように前記ボデーに取付けられていること、を特徴とする。

【0013】

これにより、車載アンテナが乗員の目に触れないようにでき、車両の美観を向上できる。

【0014】

本開示のアンテナ搭載車両において、前記車載アンテナは、前記窓開口の上辺または下辺に立設された給電ピンと、水平面内で前記給電ピンから第１方向に延びる第１放射エレメントと、水平面内で前記給電ピンから前記第１方向と反対の第２方向に延びる第２放射エレメントと、を備え、前記第１放射エレメントは、第１先端部が第１絶縁部材を介して前記窓開口の前記上辺または前記下辺に固定され、前記第２放射エレメントは、前記第１放射エレメントよりも長く、第２先端部が前記窓開口の縦辺に接続され、前記給電ピンと前記第２先端部の間の中間部が第２絶縁部材を介して前記窓開口の前記上辺または前記下辺に固定されており、前記給電ピンと前記第１放射エレメントと前記第２放射エレメントとは、前記窓ガラスの厚さ方向に前記マスキング領域と重なるように配置されてもよい。

【0015】

これにより、高さの低いコンパクトな構成で、広帯域でインピーダンスマッチングが図れ、ゲインの高いアンテナとすることができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示の車載アンテナは、高さの低いコンパクトな構成で乗員から見えないように配置可能でかつ広帯域の電波を受信できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態のアンテナ搭載車両とリアクォータパネルを示す立面図である。

【図2】図１に示すＡ－Ａ断面であって、リアクォータパネルと車載アンテナの断面を示す立面図である。

【図3】図１に示すＢ部詳細であって、クォータガラスを取り外した状態を示す立面図である。

【図4】実施形態の車載アンテナの周波数に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の変化を示すグラフである。

【図5】図４に示す低周波領域Ｇ１と高周波領域Ｇ２における電流分布図である。

【図6】他の実施形態の車載アンテナを示す立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら実施形態のアンテナ搭載車両１００と、アンテナ搭載車両１００に取付けられた車載アンテナ３０の構成について説明する。尚、以下の説明ではアンテナ搭載車両１００は、車両１００という。尚、各図に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、車両１００の前側、上側、右側をそれぞれ示している。また、各矢印ＦＲ、ＵＰ、ＲＨの反対方向は、後側、下側、左側を示す。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両１００の前後方向の前後、左右方向の左右、上下方向の上下を示すものとする。

【0019】

図１に示すように、車両１００は、ボデー１０と、ボデー１０に取付けられた車載アンテナ３０とを備えている。

【0020】

ボデー１０は、リアドアの後方のリアクォータパネル１１を含んでいる。リアクォータパネル１１には、リアクォータウィンドウ２０が設けられている。リアクォータウィンドウ２０は、リアクォータパネル１１に設けられた窓開口１４と、窓開口１４に取付けられたリアクォータガラス２１とで構成される。リアクォータガラス２１は請求項に記載の窓ガラスである。

【0021】

図２に示すように、リアクォータパネル１１は、アウタパネル１２とインナパネル１３とで構成されている。アウタパネル１２の窓開口１４の外周部には、アウタパネル１２の車両外側面から車両内側に向かって凹んだ段部１５が設けられている。段部１５の下辺１６と、上辺１８と、前縦辺１７と、後縦辺１９とは窓開口１４を区画する。下辺１６には車載アンテナ３０が取付けらけれている。車載アンテナ３０の構成については、後で図３を参照しながら説明する。

【0022】

段部１５の車両外側面には、接着剤２５によってリアクォータガラス２１が取付けられている。図１に示すように、リアクォータガラス２１は中央の透明領域２４と周縁部のマスキング領域２２を備えている。マスキング領域２２は、例えば、黒色等に着色されており、不透明である。リアクォータガラス２１を段部１５に取付けると、マスキング領域２２の下部は車載アンテナ３０とリアクォータガラス２１の厚さ方向に重なる。これにより、車載アンテナ３０が外部から見えないようになる。また、リアクォータパネル１１の車室内側には、内装パネル５０が取付けられている。内装パネル５０は先端部５１がリアクォータガラス２１の内面のマスキング領域２２に接し、車載アンテナ３０を車両１００の内側から覆っている。これにより、車載アンテナ３０は、車室内からも見えないように構成されている。このように、車載アンテナ３０が乗員の目に触れることがなく、車両１００の美観を向上できる。

【0023】

次に車載アンテナ３０について説明する。図３に示すように、車載アンテナ３０は、給電ピン３１と、第１放射エレメント３２と、第２放射エレメント３５と、第１絶縁部材３７と、第２絶縁部材３８とを含むＴ型のアンテナである。

【0024】

給電ピン３１は、窓開口１４の下辺１６に立設されている金属製の板状部材である。給電ピン３１は下辺１６から車両上方向に向かって延びている。給電ピン３１の下端には、コネクタ４０が取付けられている。コネクタ４０には、第１放射エレメント３２と第２放射エレメント３５とに給電を行うケーブルが接続される。

【0025】

第１放射エレメント３２は、水平偏波のＤＴＶの電波を受信できるように給電ピン３１の上部から水平面内で車両後方に向かって延びる金属製の細長い短冊状の板部材である。下辺１６から第１放射エレメント３２の上端面までの車両上下方向の高さは、高さＨ１である。ここで、車両後方は請求項に記載の第１方向である。第１放射エレメント３２の車両後方の第１先端部３２ａは第１絶縁部材３７を介して下辺１６に固定されている。第１絶縁部材３７は樹脂等で構成されている。

【0026】

第２放射エレメント３５は、第１放射エレメント３２よりも長い金属製の細長い短冊状の板部材である。第２放射エレメント３５は水平偏波のＤＴＶの電波を受信できるように給電ピン３１の上部から水平面内で車両前方に向かって延びている。ここで、車両前方は車両後方の反対方向で請求項に記載の第２方向である。第２放射エレメント３５の車両前方の第２先端部３５ａは、窓開口１４の前縦辺１７に接続されている。第２放射エレメント３５は、給電ピン３１に近い近位部３３と、給電ピン３１から遠い遠位部３４とを含んでいる。遠位部３４の太さは近位部３３の太さよりも太くなっている。遠位部３４の太さと高さＨ２２により車載アンテナ３０の入力インピーダンスが調整される。このため、遠位部３４の太さと高さＨ２２は、広帯域でのインピーダンスマッチングが図れるような太さに調整されている。

【0027】

また、給電ピン３１と第２先端部３５ａとの間の中間部３６は、第２絶縁部材３８を介して下辺１６に固定されている。図３に示すように、中間部３６は、近位部３３の遠位部３４の側の部分である。近位部３３の上端面の下辺１６からの車両上下方向の高さは、高さＨ２１である。また、遠位部３４の上端面の下辺１６からの高さは、高さＨ２２である。

【0028】

図３に示すように、リアクォータガラス２１を段部１５に取付けた際のマスキング領域２２の下部の下辺１６からの高さは、高さＨ３となる。そして、第１放射エレメント３２の上端の下辺１６からの高さＨ１と、近位部３３の上端の下辺１６からの高さＨ２１と、遠位部３４の下辺１６からの高さＨ２２とは、いずれも高さＨ３よりも低くなっている。したがって、先に説明したように、リアクォータガラス２１を段部１５に取付けると、給電ピン３１と第１放射エレメント３２と第２放射エレメント３５とは、マスキング領域２２の下部とリアクォータガラス２１の厚さ方向に重なる。これにより、車載アンテナ３０が外部から見えないようになる。

【0029】

次に、図４、図５を参照しながら車載アンテナ３０の特性について説明する。図４に示すように、低周波領域Ｇ１では、第１放射エレメント３２が電波を受信し、高周波領域Ｇ２では第２放射エレメント３５が電波を受信する。この場合の低周波領域Ｇ１と高周波領域Ｇ２の電流分布を図５示す。図５においては、電流が大きいほど色が白くなり、電流が小さいほど色が黒くなる。図５の左の図に示すように、低周波領域Ｇ１では、第１放射エレメント３２の色が白くなっており、第１放射エレメント３２の電流が大きくなっていることが分かる。また、図５の右の図では、第２放射エレメント３５の近位部３３の色が白くなっており、近位部３３の電流が大きくなっていることが分かる。また、第２放射エレメント３５が車載アンテナ３０の入力インピーダンスを調整するので、広帯域でインピーダンスマッチングが図れる。更に、第１先端部３２ａと中間部３６とを第１、第２絶縁部材３７、３８を介して下辺１６にそれぞれ固定することにより、ボデー１０と第１放射エレメント３２の間、及びボデー１０と第２放射エレメント３５の間に相互結合が発生する。これらにより、車載アンテナ３０は、下辺１６からの各高さＨ１、Ｈ２１、Ｈ２２が、マスキング領域２２の下辺１６からの高さＨ３よりも低くなるように構成しても、図４に示すように、ＤＴＶの電波の下限周波数Ｆ１と上限周波数Ｆ２との間で電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を所定の閾値Ｒｓ未満に低減し、車載アンテナ３０のゲインを高くすることができる。

【0030】

以上説明したように、車載アンテナ３０は、第１放射エレメント３２と第２放射エレメント３５とが低周波領域Ｇ１と高周波領域Ｇ２とをそれぞれ受信するとともに、第２放射エレメント３５により広帯域でインピーダンスマッチングを図り、更に、ボデー１０との間に発生する相互結合により、ＤＴＶの周波数範囲での電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を低減する。これにより、車載アンテナ３０は、下辺１６からの各高さＨ１、Ｈ２１、Ｈ２２が、マスキング領域２２の下辺１６からの高さＨ３よりも低いコンパクトな構成で広帯域の電波を高いゲインで受信することができ、乗員から見えないように配置できる。

【0031】

次に図６を参照しながら他の実施形態の車載アンテナ１３０について説明する。先に図１から４を参照して説明した車載アンテナ３０と同一の部位には、同一の符号を付して説明は省略する。

【0032】

車載アンテナ１３０は、第１放射エレメント３２の第１先端部３２ａから下方向に延びる端部セグメント３９を備えている。端部セグメント３９は、第１先端部３２ａとともに第１絶縁部材３７を介して下辺１６に固定されている。これ以外の構成は先に説明した車載アンテナ３０と同一である。

【0033】

端部セグメント３９を設けることにより、第１放射エレメント３２の受信する低周波領域Ｇ１での車載アンテナ３０の入力インピーダンスが調整され、低周波領域Ｇ１でのインピーダンスマッチングが図れる。このため、低周波領域Ｇ１でのゲインを高くすることができる。また、車載アンテナ１３０は、車載アンテナ３０と同様、高さが低くコンパクトで広帯域の電波を受信することができる。

【0034】

以上の説明では、第１放射エレメント３２は給電ピン３１から車両後方に延び、第２放射エレメント３５は、給電ピン３１から車両前方に延びることとして説明したが、これに限らない。例えば、第１放射エレメント３２が給電ピン３１から車両前方に延び、第２放射エレメント３５が給電ピン３１から車両後方に延び、第２先端部３５ａが後縦辺１９に接続するようにしてもよい。

【0035】

また、給電ピン３１が窓開口１４の上辺１８から下方向に立設され、第１放射エレメント３２が第１絶縁部材３７を介して上辺１８に固定され、第２放射エレメント３５が第２絶縁部材３８を介して上辺１８に固定されるよう構成してもよい。

【0036】

この場合も、リアクォータガラス２１を段部１５に取付けた際にマスキング領域２２の上部が車載アンテナ３０とリアクォータガラス２１の厚さ方向に重なり、車載アンテナ３０が乗員の目に触れることがなくなり、車両１００の美観が向上する。

【0037】

また、車載アンテナ３０は、リアクォータパネル１１の窓開口１４以外の窓開口に取付けてもよい。例えば、リアパネルのリアウィンドウ用の窓開口に取付けてもよい。この場合、第１放射エレメント３２と第２放射エレメント３５とは車両幅方向の第１方向と第１方向と反対の第２方向に延びる。例えば、第１放射エレメント３２は車両右方向に延び、第２放射エレメント３５は車両左方向に延びるように構成してもよい。

【0038】

また、ボデー１０の構造に応じて遠位部３４の太さを調整して車載アンテナ３０の入力インピーダンスを調整し、広帯域でのインピーダンスマッチングを図ってもよい。また、遠位部３４の太さが近位部３３の太さを同一となるよう構成してもよい。

【0039】

尚、以上の説明では、第１放射エレメント３２と第２放射エレメント３５とは水平面内で延びると説明したが、ここでの水平とは、厳密な水平である必要はなく、水平偏波のＤＴＶの電波を受信可能な程度に水平であればよい。従って第１放射エレメント３２と第２放射エレメント３５とは厳密な水平の面に対して多少の傾斜のある面内で延びるようにしてもよい。

【0040】

また、以上の説明では車載アンテナ３０、１３０は、ＤＴＶの電波を受信することとして説明したが、これに限らず、例えば、ＷｉＦｉ、Ｖ２Ｘ等の電波の送受信を行うアンテナにも適用できる。

【符号の説明】

【0041】

１０ ボデー、１１ リアクォータパネル、１２ アウタパネル、１３ インナパネル、１４ 窓開口、１５ 段部、１６ 下辺、１７ 前縦辺、１８ 上辺、１９ 後縦辺、２０ リアクォータウィンドウ、２１ リアクォータガラス、２２ マスキング領域、２４ 透明領域、２５ 接着剤、３０、１３０ 車載アンテナ、３１ 給電ピン、３２ 第１放射エレメント、３３ 近位部、３４ 遠位部、３５ 第２放射エレメント、３６ 中間部、３７ 第１絶縁部材、３８ 第２絶縁部材、３９ 端部セグメント、４０ コネクタ、５０ 内装パネル、５１ 先端部、１００ 車両（アンテナ搭載車両）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】